【文章內容簡介】 機器人的組成 39 傳感器在機器人中的應用 機器人是由計算機控制的復雜機器，它具有類似人的肢體及感官功能；動作程序靈活；有一定程度的智能；在工作時可以不依賴人的操縱。機器人傳感器在機器人的控制中起了非常重要的作用，正因為有了傳感器，機器人才具備了類似人類的知覺功能和反應能力。 40 ? 給機器人裝備什么樣的傳感器 ， 對這些傳感器有什么要求 ， 這是設計機器人感覺系統(tǒng)時遇到的首要問題 。選擇機器人傳感器應當完全取決于機器人的 工作需要 和 應用特點 。 41 機器人傳感器可分為內部檢測傳感器和外部檢測傳感器兩大類。 內部檢測傳感器是以機器人本身的坐標軸來確定其位置。它安裝在機器人自身中用來感知機器人自己的狀態(tài)，以調整和控制機器人的行動。它通常由位置、加速度、速度及壓力傳感器組成。 外界檢測傳感器用于機器人對周圍環(huán)境、目標物的狀態(tài)特征獲取信息，使機器人和環(huán)境能發(fā)生交互作用，從而使機器人對環(huán)境有自校正和自適應能力。外界檢測傳感器通常包括觸覺、接近覺、視覺、聽覺、嗅覺等傳感器。 類別 檢測內容 應用目的 傳感器件 明暗覺 是否有光 ， 亮度多少 判斷有無對象 ， 并得到定量結果 光敏管 、 光電斷續(xù)器 色覺 對象的色彩及濃度 利用顏色識別對象的場合 彩色攝影機 、 濾色器 、 彩色CCD 位置覺 物體的位置 、 角度 、 距離 物體空間位置 ， 判斷物體移動 光敏陣列 、 CCD等 形狀覺 物體的外形 提取物體輪廓及固有特征 ，識別物體 光敏陣列 、 CCD等 接觸覺 與對象是否接觸 ， 接觸的位置 決定對象位置 ， 識別對象形態(tài) ， 控制速度 ， 安全保障 ，異常停止 ， 尋徑 光電傳感器 、 微動開關 、 薄膜接點 、 壓敏高分子材料 壓覺 對物體的壓力 、 握力 、壓力分布 控制握力 ， 識別握持物 ，測量物體彈性 壓電元件 、 導電橡膠 、 壓敏高分子材料 力覺 機器人有關部件 （ 如手指 ） 所受外力及轉矩 控制手腕移動 ， 伺服控制 ，正確完成作業(yè) 應變片 、 導電橡膠 接近覺 對象物是否接近 ， 接近距離 ， 對象面的傾斜 控制位置 ， 尋徑 ， 安全保障 ， 異常停止 光傳感器 、 氣壓傳感器 、 超聲波傳感器 、 電渦流傳感器 、 霍爾傳感器 滑覺 垂直握持面方向物體的位移 ， 重力引起的變形 修正握力 ， 防止打滑 ， 判斷物體重量及表面狀態(tài) 球形接點式 、 光電旋轉傳感器 、 角編碼器 、 振動檢測器 機器人傳感器分類 傳感器在機器人身上的分布 44 能踢球的機器人 45 對運動的球類有正確反應的機器人 能打網球的機器人 機器人足球比賽 46 能行走的機器人 47 服務機器人 機器人伴舞 機器人奏樂 48 可愛的小機器人 能上臺階并避開障礙物的機器人 能自己站起來的機器人 49 排爆機器人 我國沈陽自動化所研制的 PXJ2機器人也加入了公安部隊的行 列。 50 消防機器人 消防機器人作為特種消防設備可代替消防隊員接近火場實施有效的滅火救援、化學檢驗和火場偵察。它的應用將提高消防部隊撲滅特大惡性火災的實戰(zhàn)能力，對減少國家財產損失和滅火救援人員的傷亡將產生重要的作用。 51 機器人輪椅主要 有口令識別與語音合 成、機器人自定位、 動態(tài)隨機避障、多傳 感器信息融合、實時 自適應導航控制等功 能。 52 軍事機器人 我國引進的排爆機器人 進攻型機器人 53 工業(yè)機器人 核工業(yè)機器人 汽車噴漆機器人 54 機器人的手 55 機械手在汽車加工中的應用 機械手能按照程序焊接和安裝汽車部件，是機器人的雛形。 56 激光焊接機械手 57 一 、 智能式傳感器的概述 智能式傳感器 （ Intelligent sensor或 Smart sensor） 自 20世紀70年代初出現以來 ， 隨著微處理器技術的迅猛發(fā)展及測控系統(tǒng)自動化 、 智能化的發(fā)展 ， 要求傳感器準確度高 、 可靠性高 、 穩(wěn)定性好 ， 而且具備一定的數據處理能力 ， 并能夠自檢 、 自校 、 自補償 。 傳統(tǒng)的傳感器已不能滿足這樣的要求 。 另外 ， 為制造高性能的傳感器 ， 光靠改進材料工藝也很困難 ， 需要利用 計算機技術與傳感器技術相結合 來彌補其性能的不足 。 計算機技術使傳感器技術發(fā)生了巨大的變革 ， 微處理器 (或微計算機 )和傳感器相結合 ，產生了功能強大的智能式傳感器 。 所謂智能式傳感器 ， 就是一種帶有 微處理機 的 ， 兼有 信息檢測 、 信號處理 、 信息記憶 、 邏輯思維與判斷功能 的傳感器 。 智能傳感器 58 傳感器與微處理機結合可以通過以下兩個途徑來實現：一是采用微處理機或微型計算機系統(tǒng)以強化和提高傳統(tǒng)傳感器的功能 ， 即 傳感器與微處理機可分為兩個獨立部分 ， 傳感器的輸出信號經處理和轉化后由接口送到微處理機部分進行運算處理 。 這就是我們指的一般意義上的智能傳感器 , 又稱 傳感器的智能化 。 二是借助于半導體技術把傳感器部分與信號預處理電路 、 輸入輸出接口 、 微處理器等制作在同一塊芯片上 ， 即 成為大規(guī)模集成電路智能傳感器 ， 簡稱集成 智能傳感器 。 集成智能傳感器具有多功能 、 一體化 、 精度高 、 適宜于大批量生產 、 體積小和便于使用等優(yōu)點 ， 它是傳感器發(fā)展的必然趨勢 ， 它的實現將取決于半導體集成化工藝水平的提高與發(fā)展 。 59 就目前來看 ， 已有不少以組合形式出現的智能傳感器作為產品投入市場 ， 如美國 Honeywell公司推出的 DSTJ3000型硅壓阻式智能傳感器 , Par Scientific 公司的 1000系列數字式石英智能傳感器 。 我國也著手智能傳感器的開發(fā)與研究 ， 主要是在現有使用的傳感器中 ， 采用先進的微處理機和微型計算機系統(tǒng) ， 使之完成第一類途徑的智能化 。 智能傳感器因其在功能 、 精度 、 可靠性上較普通傳感器有很大提高 ， 已經成為傳感器研究開發(fā)的熱點 。 近年來 ， 隨著傳感器技術和微電子技術的發(fā)展 ， 智能傳感器技術也發(fā)展很快 。 發(fā)展高性能的以硅材料為主的各種智能傳感器已成為必然 。 60 二 、 智能傳感器的功能和構成 無論是傳感器的智能化 ， 還是集成智能化傳感器 ， 都是帶有微機的兼具檢測信息和處理信息功能的傳感器 ， 可統(tǒng)稱為智能式傳感器 。 和傳統(tǒng)的傳感器相比